Что такое умный дом: принцип работы и устройство + создание проекта и советы по сборке

Монтаж и требования безопасности

В этом пункте мы рассмотрим, как провести водяное отопление своими руками.

Шаг 1: Проект

Для начала выбираем подходящую схему и отображаем ее на бумаге. Учитывайте площади комнат, положение радиаторов, трубопровода, их размеры и пр. Такая зарисовка поможет правильно вычислить количество расходных материалов. Специальные программы значительно упростят все расчеты.

Шаг 2: Комплектующие

Кратко рассмотрим, каким может быть котел, батареи и трубы. Виды отопительных агрегатов в зависимости от используемого топлива бывают газовые, электрические, на твердом топливе и комбинированные. Фаворитом среди этих вариантов по праву можно назвать газовые устройства. Водяные котлы бывают с насосом (для принудительной схемы отопления частного дома) или без него (естественная циркуляция), причем оба типа вполне можно установить своими руками. Отлично себя зарекомендовал двухконтурный агрегат, обеспечивающий не только тепло в доме, но и горячую воду.

Стальные батареи порадуют ценой, но в то же время они подвержены коррозии, а если планируете сливать теплоноситель, то эксплуатационный срок значительно сократится. Чугун, напротив, можно сказать, вечный материал. Он долго нагревается, но и держит тепло длительное время. Но большой вес, не слишком привлекательный внешний вид и высокая стоимость значительно снизили популярность этого материала. На смену чугунным батареям пришли алюминиевые. Их вид весьма привлекателен, они быстро нагреваются и устойчивы к коррозии. Однако алюминий не переносит резких перепадов давления. Биметаллические резисторы славятся отличной теплоотдачей, правда, антикоррозионные свойства остались такие как у алюминия.

Стальной трубопровод потерял былую славу из-за малого эксплуатационного срока. Его вытеснил современный полипропилен. Легкий монтаж, возможность создать “цельную” конструкцию, приемлемая стоимость и надежность – все это неоспоримые плюсы. Хорошие характеристики имеют еще и медные трубы, но их стоимость далеко не всем по карману.

Шаг 3: Котел

Водяное отопление в частном доме построено так, что носитель нагревается котлом. Эта схема самая оптимальная в отсутствие централизованного снабжения. Поэтому выбирая место, где установить котел, следует учитывать расположение ввода газопровода или наличие электропроводки. Если речь идет о твердотопливном агрегате, то нужно произвести дополнительный монтаж дымовой трубы. Если отдаете предпочтение естественной циркуляции теплоносителя, тогда отопительный агрегат расположите так, чтобы ввод обратки был как можно ниже. В этом случае идеально подойдет подвальное помещение.

Шаг 4: Монтаж радиаторов

Батареи размещают под окнами либо около дверных проемов. Конструкция крепления зависит от материала резисторов и количества секций. Чем тяжелее они будут, тем в более надежной фиксации нуждаются. Между батареями и подоконниками следует оставлять зазор не менее 10 см, до пола должно быть более 6 см. Установив на каждый элемент запорную арматуру, вы сможете регулировать количество теплоносителя в батареях, а воздушный клапан поможет избежать нежелательных пробок.

Шаг 5: Разводка

Котел будет отправной точкой для монтажа трубопровода. При этом следует придерживаться выбранной и зарисованной на бумаге схеме. Если трубы видны, то речь идет об открытой разводке. С одной стороны, страдает эстетическая сторона, а с другой, любая течь останется на виду, и чтобы заменить поврежденный элемент, не нужно разбирать короб. Трубопровод можно еще и спрятать, замуровать в стене, сделать обшивку из гипсокартона и т. д. На этом этапе проводят подключение батарей, дополнительного оборудования (насоса, фильтров, блока безопасности, расширительного бачка и пр.).

Готовые решения и сборка своими руками

Как сделать «Умный дом» самостоятельно? На данный момент существует большой выбор вариантов построения системы – различные крупные компании выпускают новинки и предлагают свои решения и устройства. Рассмотрим несколько вариантов воплощения этой концепции.

Google Home

Компания Google много лет занимается разработками идеи умного дома и имеет семейство продуктов, на основе которых строится система управления.

Колонка Google Home

Выполняемый колонкой набор функций очень широк: с её помощью можно составить план на день, послушать новости, воспользоваться поисковой системой или поиграть в игры. Она осуществляет управление музыкой, радио, будильниками, таймерами и напоминаниями, позволяет передавать сообщения на все устройства сети. Но русифицировать её придётся самостоятельно, инструкцию можно найти в интернете. Google Home также поддерживает IFTTT, позволяющий связать в систему различные устройства.

Устройство Home Hub

Центр управления, представляющий собой колонку для общения с голосовым помощником Assistant, дополненную экраном. Устройство не оснащено камерой в целях повышения чувства комфорта и безопасности пользователей. Имеется ночной режим – устройство может передавать команды, понижающие яркость света, температуру в доме и закрывающие замки. Есть возможность управлять функциями удалённо через приложение Google Home.

Умный дом на базе ZigBee

Самостоятельно наладку системы «Умного дома» можно сделать и при помощи ZigBee. Это стандарт беспроводной связи, с помощью которого взаимодействуют все приборы в доме или квартире. ZigBee выпускается множество устройств: умные розетки, лампочки, диммеры, датчики движения, разнообразные контрольные сенсоры. Лидером среди компаний-производителей устройств, поддерживающих стандарт ZigBee является китайская компания Xiaomi.

Работа системы ZigBee осуществляется при помощи устройств следующего типа:

  • Координаторы, управляющие действиями системы и обеспечивающие безопасность процессов.
  • Маршрутизаторы, работающие постоянно и отвечающие за работу устройств в спящем режиме. Также они отвечают за восстановление в случае неисправностей. Соединяются с координатором, маршрутизаторами, а также периферийными устройствами и оборудованием для передачи информации.
  • Конечные устройства, отвечающие за отправку и получение данных. Соединяются с координатором и маршрутизаторами, а также связаны с сенсорами и механизмами, отвечающими за выполнение команд.

Популярные датчики для Arduino

Arduino – плата с программируемым микроконтроллером, с помощью которой можно легко создавать средства автоматизации или робототехники. Рассмотрим наиболее популярные датчики, подключаемые к ней.

Датчик препятствия

Состоит из фотодиода и светодиода, излучающих и принимающих сигналы в инфракрасном спектре.

Датчик расстояния

Датчик HC SR04 состоит из приемника и излучателя ультразувуковых волн.

Датчики атмосферного давления

Распространённые датчики BMP180, BMP280, BME280 могут быть использованы в электронных барометрах.

Датчик движения

Самым распространенным является модуль HC SR501, особенность которого – способность регулировать скорость срабатывания и время задержки ответного сигнала.

Датчик освещенности.

Популярен за счёт простоты и надёжности.

Датчик протечки

Модуль состоит из датчика и компаратора.На плате компаратора имеется резистор, регулирующий чувствительность датчика.

Датчик влажности

Состоит из электродов и компаратора. Может быть использован для определения влажности почвы в системах автополива.

31 марта – Посылка от Wiren Board

Наконец-то пришла посылка со всеми умными железками, которые я буду использовать. Вот список:

Наименование Количество DIN/шт DIN/всего
WB6сам контроллер166
WB-MSW v.3 CO2 VOCмультифункциональный датчик в максимальной комплектации8
WB-MSW v.3мультифункциональный датчик в минимальной комплектации3
WBIO-DI-DR-16″сухой-контакт”, датчики открытия окон/дверей, сценарные кнопки236

для учета водопотребления и контроля протечек

133

управления моторами штор и окон

5315
WB-MAP12Hподсчет электроэнергии166
WB-MR6Cмодуль реле4312
WB-MIO-Eдля переноса модулей контроллера в другой щиток122
WBIO-AO-10V-8управление диммерами 0-10В122
WB-MRGBW-Dуправление светодиодными лентами428
DDM845R v3 диммирование лампочек, модуль от razumdom3618

Что такое контроллер для системы умный дом.?

Контроллер умного дома – это аппарат, который руководит всеми потребителями, приборами, а также высылает отчет хозяину о состоянии этих потребителей. Руководствуется датчиками температуры, воздуха, света для контроля систем освещения, обогрева, кондиционирования. Может быть запрограммирован на совершение различных действий с течением времени, по временному графику. Кроме автономного режима, с контроллером можно связаться через специальный интерфейс (компьютерную сеть, мобильный оператор или радиосеть), и управлять вручную приборами.

Приборы, управляемые контроллером системы умный дом

Подбирать контроллер необходимо в зависимости от того, как Вы желаете построить архитектуру системы управления. Например, есть две разновидности системы управления: централизованная и децентрализованная. В основе централизованной системы управления лежит единственный высокопроизводительный центральный контроллер, который руководит всеми потребителями (приборами) и инженерными сетями в доме.

В случае децентрализованного управления, интеллектуальная система умный дом состоит из нескольких более простых контроллеров, каждый из которых несет функции по управлению определенной зоной – комнатой и всеми приборами в ней, отдельно группами освещения во всем доме, определенного назначения бытовыми приборами и т. д. (региональные контроллеры).

Центральный контроллер для системы умный дом современного образца представляет собой компьютер, заключенный в небольшой пластиковый корпус, имеющий собственную ОС (операционную систему), оперативную память и множество электронных компонентов коммутации (управления) сигналами: электронные реле, терристорные ключи и др.

Одна из комплектаций центрального домового контроллера системы умный дом (на борту модуль беспроводной передачи, USB, COM, Ethernet порты)

Также в зависимости от комплектации, может быть встроенный GSM модуль для удаленного управления через мобильный телефон, Wi-Fi передатчик для управления системой из любой точки дома и графический сенсорный или кнопочный интерфейс (ЖК экран). Кроме того, разъемы для подключения к компьютеру и/или сетевому оборудованию: Ethernet, USB.

Такой контроллер способен управлять интеллектуальной техникой, как холодильники, микроволновки, инженерные коммуникации и т. д. (если в самой технике предусмотрена такая функция), докладывая хозяину даже такие данные, как температура в холодильнике, входные-выходные звонки телефонной линии и многое другое.

Региональный контроллер, дискретный модулятор ввода-вывода – это маломощный логический электронный блок управления, на котором реализована технология умный дом (к сравнению, частота микропроцессора ЦК – около 500 мГц, РК – около 50 мГц), как правило, не имеющий операционной системы и настраиваемый системно. Его можно настроить на любые элементарные сценарии по времени или по сигналам тех или иных датчиков.

Программируемый контроллер системы умный дом с интерфейсом (разьемом для подключения к сети) Ethernet

Он руководит элементарными задачами и событиями. Например, датчик света, подключенный к нему, дает сигнал (при наступлении темноты); контроллер подает сигнал на исполнительное реле или группу для управления освещением. Также он уведомляет хозяина о каждом действии. Другими словами, дискретный модулятор ввода-вывода – это своего рода интеллектуальное программируемое электронное реле.

Состоит такой аппарат также из электронных компонентов коммутации сети и интеллектуальной части: микропроцессор с памятью. В нем (зависит от производителя и комплектации) может быть USB, интерфейс Ethernet и другие порты для управления, программирования и предоставления отчетов хозяину.

Стратегия системы умного отопления

Не нужно лишний раз рассказывать о том, каким неоднозначным является вопрос отопления жилых помещений. Он напрямую связан с расходами за потребление энергии и расходы эти существенно нагружают семейный бюджет.

Поэтому стратегия «умного» отопления – это действительно важная и стоящая тема, чтобы не просто рассматривать её, но и попытаться реализовать.

Достаточно задать параметр температуры на отдельно взятом термостате и «умное» отопление сделает всю необходимую работу, чтобы обеспечить владельцу квартиры (частного дома) комфортные условия

Если применить стратегию «умного» дома к системе отопления в полном аспекте, есть все шансы значительно сократить расходы. Точный контроль потребления и рациональное распределение теплового ресурса будут способствовать экономии.

Стратегия «умного» дома по отношению к отопительной системе просчитана и проверена на практике. Результат обещает массовость такого подхода.

Умный дом отопительная схема и системы контроля, фото и видео

Умное здание под собой предполагает ресурсоэффективное офисное или торговое построение, которое практично и правильно расходует все применяемые источники жизненного благоустройства. Умный дом – теплоснабжение, электрическая энергия и другое, а еще умеренная действие на внешнюю среду.

Говоря иначе, здание такого типа отличается идеальным производством, хранением и управлением энергетикой в бытовом проекте. На сегодняшний день ресурсоэффективными домами могут являться не одни лишь загородные дома, дома за границами города или оборудованные дачи, но еще и традиционные квартиры.

Вид системы умный дом

В условиях резких передов температуры на протяжении круглого года вопрос теплоснабжения жилищных помещений довольно важен. Ольшинство жильцов жалуются, что во время холодов, отопительные батареи дают очень мало тепла, а когда приходит жара — они топят на всю катушку. В конце концов происходит так, что люди переплачивают за то, в чем они не нуждаются. Если же ваша отопительная система в порядке, зато вы не с чужих слов знакомы с данным не очень приятным феноменом, то вам будет не лишне узнать про то, как может быть обустроена отопительная система в умном доме.

Специфики умного теплоснабжения

Само понятие умного дома относительно теплоснабжения, предполагает уютное проживание человека в стабильно теплом помещении с небольшими ценовыми расходами. Значит, что и система отопления должна быть устроена так, чтобы не появилось надобности еще раз оплачивать за то, чем не пользуешься. Однако для всякого обустройства, особенно выгодного теплоснабжения и ресурсоэффективного, как раз и нужно материально вложиться — но все таки необходимо не забывать, что такое решение очень скоро оправдается сполна!

Итак, применение автоматики для работы системы обогрева умного дома — это базисный принцип для создания уютных условий проживания, а еще для экономии топлива при условиях, что сама автоматика наряду с компонентами регулирования правильно подобраны и употреблены. Аналогичное может существовать при совместной продуктивной деятельности отопительного котла с руководящим центром: при помощи интерфейса связи и инструментария безопасности котла как раз и реализовывается теплоснабжение.

Отопительная схема для умного дома

Система сама изменяет температуру теплоснабжения, смотря на показатели со специализированных датчиков в помещении.

В особенности, этот вариант подойдет для дома загородного. Оптимальным решением тут считается температурная регулировка носителя тепла обогревания.

Перспективное направление в организации

С другой стороны, существует очень много других способов организации в умном доме теплоснабжения. Например, система может быть зависима от погоды за окном. Такой подход предполагает наличие не только датчика, рассчитанного на измерение температуры конкретно в помещении, но еще и датчика, ориентированного на показатели внешней температуры. Для точного поддержания работы подобного обогревания лучше всего применять два внешних измерителя.

Схема контрольного управления

Рабочим принципом соответствующего контроллера считается кривая зависимости температуры носителя тепла от погоды. Другими словами, когда за окном приходит холод, вода в системе нагревается, а при жаре с наружной стороны – стынет. Отметка в +20 по шкале Цельсия может быть взята в качестве базисной точки для носителя тепла, так что при ней температура системы образно говоря приравнивается к внешней, а лишний выход тепла и обогрев помещений заканчивается.

Чтобы приблизить уровень комфортабельного теплоснабжения в умном доме, возможно настроить обогрев так, чтобы температура квартиры имела местные характеристики. Говоря иначе, в индивидуальных местах она может корректироваться в отношении к заданной по внешнему датчику. Если в одной из комнат находится множество людей, которые по настоящим причинам греют помещение, система может подсчитать увеличение температуры в данной зоне, сопоставить ее с установленной на погодном регуляторе, а потом уже разделить тепло по квартире относительно корректировки показателей в этой комнате.

Подобным образом, предоставленное обустройство системы отопления в умном здании можно с решительностью назвать многообещающим направлением создания комфорта у Вас в доме и также уменьшения денежных затрат на оплату теплоснабжения.

Не узнали ответ на собственный вопрос? Спросите нашего эксперта: Спросить

Принцип работы умного дома

Ключевым элементом системы становится контроллер. Он собирает и анализирует сигналы со всех датчиков, размещенных в квартире. Его работа не останавливается ни на минуту.

Контролер позволяет управлять всеми подключенными гаджетами в режиме реального времени, а также планировать отсроченный запуск. Достаточно единожды задать системе нужные параметры, и она будет постоянно их поддерживать.

Но при всех достоинствах такое оборудование имеет и ряд недостатков. Как и любая техника, оно может давать сбой и зависать. Поэтому может потребоваться ее перезагрузка и новая настройка. Иногда для этого приходится привлекать профессионалов.

По типу передачи сигналов от датчиков системы делятся на проводные и беспроводные. В первом случае все компоненты соединяются друг с другом кабелями. Проводные системы отличаются надежностью, высокой скоростью отклика и большим сроком службы. В беспроводных комплексах сигнал передается по выделенному радиоканалу. Это позволяет упростить и ускорить монтаж конструкции.

Исходя из способа управления, умные дома делятся на:

  1. Централизованные. Вся информация собирается в одном логическом модуле. Его роль чаще выполняет контролер, имеющий большое число входов. На него записывается программа, с помощью которой осуществляется управление приборами. Такая конструкция позволяет создавать сложные сценарии функционирования техники.

  2. Децентрализованные. Каждое устройство оснащается отдельным микропроцессором. При выходе из строя одного элемента, остальные продолжают работать в штатном режиме. Децентрализованные системы надежны и долговечны.

  3. Комбинированные. Состоят из одного центрального блока и нескольких децентрализованных модулей управления. Такая конструкция легко настраивается, а потому сегодня ее предпочитают использовать большинство производителей.

Классифицировать умные дома можно и по типу протокола: открытые и закрытые. Протоколом называют язык, при помощи которого все устройства коммутируются друг с другом. Большинство производителей работают с открытым протоколом. Те компании, которые хотят снизить стоимость своих изделий и внедрить какие-либо нестандартные решения используют закрытый протокол.

Виды систем

Сделать умный дом можно по разным схемам, зависящим от типа оборудования и протокола связи. Программно-аппаратные комплексы для смарт-жилищ условно делятся на несколько видов.

Проводные

Особенности системыПлюсыНедостатки и возможные проблемы
Компоненты взаимодействуют напрямую по проводным соединениям.

Датчики отсылают по ним сигналы на контрольный блок, а конечные устройства получают управляющие команды.

Высокая скорость отклика, исключение проблем с передачей импульсов в беспроводной среде при недостаточной силе сигнала.

Шина передачи данных не перегружается множеством импульсов.

Необходима прокладка проводов, коммуникации планируются на этапе строительства дома.

Монтаж сложен и требует серьезных трудозатрат.

Может потребоваться полная переделка комплекса или его сегмента.

Беспроводные

Особенности системыПлюсыНедостатки и возможные проблемы
Устройства подключаются к управляющим блокам по беспроводным каналам.Не нужны провода, решение годится для практически любых конфигураций помещений без их переделки.Часть периферийных устройств нуждается в замене батареек (хотя современные «умные девайсы» способны работать от одной батарейки до нескольких лет).

Связь по радиоканалу несколько ограничивает возможности системы и ее масштаб в пространстве. Необходимо, чтобы все устройства находились в пределах зоны действия сети. Эта проблема частично решается применением mesh-сетей.

При работе по ИК-связи устройства должны находиться в радиусе прямой видимости друг от друга.

Централизованные решения

Особенности системыПлюсыНедостатки и возможные проблемы
Оснащены центральным блоком управления. Блок выполняет контроль и синхронизацию взаимодействия компонентов «умного дома» через общую шину и обеспечивает выполнение команд пользователя.Головное устройство объединяет и координирует элементы сети.Функционал зависит от аппаратных возможностей модуля управления и встроенного в него программного обеспечения.

Если «мозг» системы выходит из строя, она теряет работоспособность.

Децентрализованные

Особенности системыПлюсыНедостатки и возможные проблемы
Устройства работают в одной сети, но без единого управляющего центра. Каждый элемент — самостоятельный сервер.Нет опасности потерять функциональность из-за неполадок с центральным блоком.Много управляющих элементов, что может усложнить и сделать более запутанным процесс конфигурации и отладки.

Сеть с открытыми протоколами

Особенности системыПлюсыНедостатки и возможные проблемы
Существуют различные производители, использующие в своем оборудовании определенные протоколы связи и форматы команд.Можно сопрягать оборудование разных вендоров без опасения столкнуться с проблемой несовместимости.В ряде случаев может понадобиться адаптация элементов схемы из-за нюансов имплементации протокола.

Оборудование с закрытым протоколом

Особенности системыПлюсыНедостатки и возможные проблемы
Разработчик реализует устройства на собственном протоколе и языке команд. Допускается использование только созданных данных вендором (или сертифицированных им) элементов.Все компоненты высоко совместимы (обычно подразумевается и обратная совместимость с более старыми версиями периферии).Оборудование стороннего производителя подключиться к системе не сможет. В определенных случаях эта проблема решается через открытие разработчиком API.

Основные элементы и датчики:

  • главный блок (может не быть в децентрализованной схеме);
  • датчики протечки воды;
  • датчики задымления;
  • температурные сенсоры;
  • датчики движения и освещенности;
  • камеры наблюдения;
  • вентиляция «умного дома»;
  • система удаленного открытия/закрытия жалюзи;
  • управление мультимедиа;
  • устройства контроля за отоплением, электро- и водоснабжением;
  • могут иметься передатчики сведений со счетчиков воды и электричества (такие проекты реализует, например, Москва в рамках внедрения инноваций в сферу ЖКХ);
  • программный или аппаратный шлюз для подключения и управления извне и передачи оповещений владельцу;
  • умные розетки и переключатели;
  • тревожная сигнализация.

В ряде схем датчики и иные элементы служат шлюзами передачи беспроводного сигнала к соседним устройствам сети.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwittervKontakte
Напишите комментарий